(57)【要約】【課題】現像剤を均一に現像剤担持体に供給することで、不良画像を出力することのない高品質な画像形成装置を提供すること。【解決手段】何れか１つの現像装置を記像担持体と対向した現像位置に設定する現像器交換体を有し、２成分現像剤を収容すると共に、現像剤を循環搬送させ循環経路にトナー補給位置を備えた現像容器と、現像容器開口部に回転自在に配設され現像剤を担持搬送する現像剤担持体と現像剤担持体と対向で像担持体と反対方向に平行に配設された現像剤搬送部材を２本有し、その一方が現像剤担持体に現像剤を供給する画像形成装置において、現像剤搬送部材の外径の半径をＲ（ｍｍ）、現像剤搬送部材の内径の半径をｒ（ｍｍ）、現像剤搬送部材の螺旋状の羽根の間隔をＰ（ｍｍ）とすると、    Ｐ≦Ｒ、Ｒ／５≦Ｒ−ｒ≦３Ｒ／５を満足する。【選択図】図１
2007033781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤搬送部材を配設した現像装置が円周方向に沿って配列されると共に、該現像装置保持したまま回転し、何れか１つの現像装置を前記記像担持体と対向した現像位置に設定する現像器交換体を有し、前記現像装置にはキャリアとトナーから成る２成分現像剤を収容すると共に、前記現像剤を循環搬送させ循環経路にトナー補給位置を備えた現像容器と、像担持体に対向し前記現像容器開口部に回転自在に配設され前記現像剤を担持搬送する現像剤担持体と前記現像剤担持体と対向で前記像担持体と反対方向に平行に配設された現像剤搬送部材を２本以上有し、そのうちの１つが前記現像剤担持体に現像剤を供給する画像形成装置において、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する前記現像剤搬送部材が次式：
Ｐ≦Ｒ、Ｒ／５≦Ｒ−ｒ≦３Ｒ／５
Ｒ：現像剤搬送部材の外径の半径
ｒ：現像剤搬送部材の内径の半径
Ｐ：現像剤搬送部材の螺旋状の羽根の間隔
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体に現像剤を供給する前記現像剤搬送部材の螺旋状の羽根が複数条を有する多条スクリューであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或はこれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法として特許文献１〜３等に種々の方法が記載されている。これらの方法は、何れも光導電層に原稿に応じた光像を照射することにより静電潜像を形成し、次いで該静電潜像上にこれとは反対の極性を有するトナーと呼ばれる着色微粉末を付着させて該静電潜像を現像し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱、圧力或は溶剤蒸気等により定着し複写物やプリントアウトを得るものである。
【０００３】
該静電潜像を現像する工程は、帯電させたトナー粒子を静電潜像の静電相互作用を利用して潜像担持体の静電潜像上に画像形成を行うものである。一般に斯かる静電潜像をトナーを用いて現像する方法のうち、トナーをキャリアと呼ばれる媒体に分散させた２成分現像剤が特に高画質を要求されるフルカラー複写機、フルカラープリンターには好適に用いられている。
【０００４】
２成分現像剤を用いる現像装置において、常に良好な現像を得るためには十分に帯電された現像剤をムラなく現像剤担持体である現像スリーブに供給することが要求される。この要求を満たすためには、現像スリーブに十分に撹拌して帯電された現像剤の所定量を安定して供給する必要がある。これを実現できる現像装置の一例が特許文献４に記載されている。この現像装置では、像担持体に対向配置された現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線とほぼ平行で且つ現像剤担持体に対して近く配置された現像室にある前側撹拌軸と遠く配置された攪拌室にある後側撹拌軸から成り、現像剤を撹拌しながら循環搬送する２本の撹拌軸とを有し、現像剤が前記前側撹拌軸から前記現像剤担持体に供給される現像装置において、前記撹拌軸の少なくとも１つは該軸部に形成された螺旋状の羽根状部が一定間隔で複数条有する多条スクリューにすることによって現像剤を現像剤担持体にムラなく供給しようとするものである。
【特許文献１】米国特許第２，２９７，６９１号明細書
【特許文献２】特公昭４２−０２３９１０号公報
【特許文献３】特公昭４３−０２４７４８号公報
【特許文献４】特開平０９−１９７７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来の現像装置において、多条スクリューにしてもスクリューのピッチ間隔が広いと、現像剤交換体を用いた場合においては、現像剤交換体の回転により現像剤の偏りが生じるために、より顕著に画像ムラが出易いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、現像剤を均一に現像剤担持体に供給することで、不良画像を出力することのない高品質な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤搬送部材を配設した現像装置が円周方向に沿って配列されると共に、該現像装置保持したまま回転し、何れか１つの現像装置を前記記像担持体と対向した現像位置に設定する現像器交換体を有し、キャリアとトナーから成る２成分現像剤を収容すると共に、前記現像剤を循環搬送させ循環経路にトナー補給位置を備えた現像容器と、像担持体に対向し前記現像容器開口部に回転自在に配設され前記現像剤を担持搬送する現像剤担持体と前記現像剤担持体と対向で前記像担持体と反対方向に平行に配設された現像剤搬送部材を２本有し、その一方が前記現像剤担持体に現像剤を供給する画像形成装置において、現像剤搬送部材の外径の半径をＲ（ｍｍ）、現像剤搬送部材の内径の半径をｒ（ｍｍ）、現像剤搬送部材の螺旋状の羽根の間隔をＰ（ｍｍ）とすると、
Ｐ≦Ｒ、Ｒ／５≦Ｒ−ｒ≦３Ｒ／５
を満足することを特徴とする。
【０００８】
尚、前記現像剤担持体に現像剤を供給する前記現像剤搬送部材の螺旋状の羽根が複数条を有する多条スクリューであることが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤の偏りによる画像不良のない安定した画像を維持することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１に本発明に係る画像形成装置の一例としての画像形成装置を示すが、これに限るものではない。同図に示す画像形成装置は、中間転写ベルト（中間転写体）を使用した電子写真方式の４色フルカラーの複写機であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。尚、図１に示す複写機は、複写機能の外に、プリンタ機能、ファクシミリ機能を有するデジタル複合機として構成されている。
【００１２】
図１に示すように、同図に示す複写機（以下、「画像形成装置」と言う）は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と言う）を備えている。感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性のドラム基体（支持体）１ｂと、その外周面に形成された膜厚は略２６μｍの有機光導電層（感光層）１ａとを有しており、外径６０ｍｍの円筒状に形成されている。
【００１３】
感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）、例えば２８５ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動される。
【００１４】
この感光ドラム１に対して、帯電部材としてのスコロトロン式帯電部材２が対向配置されている。
【００１５】
このスコロトロン式放電装置２は、放電対象に向けて開口する方形又は円筒形状の開口部を有するケーシング２ａと、該ケーシング内部の中央付近に配置された放電ワイヤ２ｂと、該放電ワイヤ２ｂに所定の高電圧を印加する高圧電源４とスコロトロン式放電装置２の開口部に設けられたグリッド２ｃから構成される。このグリッド２ｃには、バリスタ３から所定の電圧が印加されている。上記ケーシング２ａは、アルミニウムやステンレス等の金属で形成されており、放電対象に向かう開口部以外の部分をシールドしている。これにより、上記スコロトロン式放電装置２の放電安定性を向上させている。尚、上記放電ワイヤ２ｂとしては、例えばタングステンを使用することができる。このスコロトロン式放電装置２は、上記放電ワイヤ２ｂで発生するコロナ放電によるイオン流を上記グリッド２ｃで制御することができ、放電ムラを防止することができるとともに、放電対象の電位を制御することができる。
【００１６】
上述のように帯電処理された感光ドラム１は、露光装置（露光手段）６によって、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置７によって現像される。現像装置７は、回転自在な現像器交換体（以下、「ロータリー」と言う）８と、これに搭載された４個の現像器、即ちイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナーをそれぞれ収納した現像器９，１０，１１，１２とを備えている。感光ドラム１上に形成された静電潜像の現像に供される色の現像器が、ロータリ８の回転によって、感光ドラム１表面に対向する現像位置Ｄに配置されるようになっている。各色の現像器９，１０，１１，１２には、例えば、粉砕法で作られた各色の非磁性のトナーとキャリアとを有する２成分現像剤が収納されており、上述の静電潜像にトナーを付着させることで、静電潜像をトナー像として現像している。又、本現像器にはトナーとキャリアを混合させて用いる２成分現像剤が装填されている。以下に、本実施の形態にて用いられる２成分現像剤について説明する。
【００１７】
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。そして、トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上、８μｍ以下が好ましい。本実施の形態では７．０μｍであった。
【００１８】
又、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及びそれらの合金、或は酸化物フェライト等が好適に使用化能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、キャリアは、体積平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１０7 Ωｃｍ以上、好ましくは１０8 Ωｃｍ以上である。本実施の形態では、体積平均粒径が３５μｍ、抵抗率が５×１０9 Ωｃｍ、磁化量が２００ｅｍｕ／ｃｃのキャリアを用いた。
【００１９】
上述の現像装置７によって感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向に回転に伴って一次転写位置（一次転写部）Ｔ１に搬送され、ここで、他部材としての中間転写ベルト（中間転写体）１３に転写される。中間転写ベルト１３は、駆動ローラ１５、従動ローラ１６、二次転写対向ローラ１７に掛け渡され、駆動ローラ１５の回転によって矢印Ｒ１３方向に回転駆動されている。中間転写ベルト１３は、一次転写ローラ１４によって感光ドラム１表面に当接され、この当接部が一次転写位置Ｔ１となる。一次転写ローラ１４には、一次転写バイアス印加電源（不図示）によって、感光ドラム１上のトナー像とは逆極性の一次転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト１３上に一次転写される。
【００２０】
以上のスコロトロンによる帯電、露光装置６による露光、現像装置７による現像を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について繰り返し、感光ドラム１上に形成された各色のトナー像を順次、中間転写ベルト（中間転写体）１３上に一次転写する。これにより中間転写ベルト１３上で４色のトナー像を重ね合わせる。
【００２１】
こうして中間転写ベルト１３上に形成された４色のトナー像は、二次転写位置（二次転写部）Ｔ２において、二次転写される。中間転写ベルト１３のうちの二次転写対向ローラ１７に掛け渡された部分には、二次転写ローラ１８が当接されて、中間転写ベルト１３と二次転写ローラ１８との間に二次転写位置Ｔ２が形成される。この二次転写位置Ｔ２には、給紙カセット（不図示）から記録材Ｐが供給される。
【００２２】
給紙カセット内に収納された記録材Ｐは、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ（何れも不図示）等によって中間転写ベルト１３上のトナー像とタイミングを合わせるようにして二次転写位置Ｔ２に供給される。このとき、二次転写バイアス電源（不図示）によって二次転写ローラ１８に二次転写バイアスが印加され、これにより、中間転写ベルト１３上の４色のトナー像は、記録材Ｐ上に一括で二次転写される。
【００２３】
トナー像転写後の記録材Ｐは、中間転写ベルト１３から分離されて定着器（不図示）に搬送され、ここで加熱・加圧を受けて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の記録材Ｐは、片面画像形成の場合は、画像形成装置本体外部に排出され、両面画像形成の場合は、定着器から再給送手段に搬送され、ここから再度、二次転写位置Ｔ２に供給されて、裏面にも画像形成が行われて定着後、画像形成装置の外部に排出される。
【００２４】
上述のトナー像の一次転写時に中間転写ベルト１３に転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（残留トナー、外添剤）は、クリーニングブレード５ａにより強制的に感光ドラム１表面から剥ぎ取られる。
【００２５】
ここで、本発明の特徴を述べる。
【００２６】
図２に一般的な現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤搬送部材の図を示す。この図において、現像剤は前記現像剤搬送部材が矢印の方向に搬送される。回転速度は３００ｒｐｍである。図３には前記ロータリーが回転し、所望の現像装置が現像位置Ｄに配置された時の１ピッチ内の剤の状態を示す。
【００２７】
図３に示すように、現像位置Ｄに配置された時に現像剤に偏りが生じ、特に前記現像剤搬送部材が回転し始めの時には、均一に現像剤を前記現像剤担持体に供給することができなくなり、画像不良の原因となっていた。
【００２８】
そこで、前記現像剤搬送部材のピッチ間隔を狭くし、且つ、前記現像剤搬送部材の外径と内径の差を所定の範囲に設定することで現像剤の偏りを無くし、画像不良の無い画像形成装置を提供できる。以下に現像剤搬送部材の外径の半径Ｒと螺旋状の羽根の間隔Ｐと剤の偏りの検討結果を示す。
【００２９】
【表１】
2007033781.tif 000003
○：剤の偏りなし、△：剤の偏りが多少あるが画像不良なし
×：剤の偏りあり、画像不良あり
よって、表１より、Ｐ≦Ｒとすると剤の偏りによる画像不良の無い画像が得られる。
【００３０】
又、表２に外径の半径Ｒと内径の半径ｒとの差分（Ｒ−ｒ）と現像剤の搬送性、剤の偏りについての検討結果を示す。
【００３１】
【表２】
2007033781.tif 000004
表２より、（Ｒ−ｒ）をＲ／５〜３Ｒ／５の範囲にすることで搬送性を確保し、且つ、剤の偏りを無くすことが可能であることが分かった。
【００３２】
以上により、本実施の形態では、均一に現像剤を前記現像剤担持体に供給し、画像不良の発生を抑えるために、次式を満たす前記現像剤搬送部材を用いると効果的である。
【００３３】
Ｐ≦Ｒ、Ｒ／５≦Ｒ−ｒ≦３Ｒ／５
Ｒ：現像剤搬送部材の外径の半径
ｒ：現像剤搬送部材の内径の半径
Ｐ：現像剤搬送部材の螺旋状の羽根の間隔
図４及び図５に本実施の形態で用いた前記現像剤担持体に現像剤を供給する前記現像剤搬送部材の図と前記ロータリーが回転し、所望の現像装置が現像位置Ｄに配置された時の１ピッチ内の剤の状態を示す。
【００３４】
図５に示すように、前記ロータリーが回転し、所望の現像装置が現像位置Ｄに配置された時に現像剤の偏りが無ければ、前記現像剤搬送部材が回転し始めの時でも、均一に現像剤の供給が可能となり、画像不良の発生を抑えることができる。
【００３５】
本実施の形態の条件においては、現像剤搬送部材の外径の半径をＲ＝１０（ｍｍ）、現像剤搬送部材の内径の半径をｒ＝６（ｍｍ）、現像剤搬送部材の螺旋状の羽根の間隔をＰ＝８（ｍｍ）とした。
【００３６】
又、本実施の形態の画像形成装置で用いた現像剤及び現像装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。具体的には、スクリューピッチやスクリュー径等は本実施の形態に限定されるものではない。
【００３７】
以上のような構成により、画像形成を行なったところ、現像剤の偏りによる画像不良の無い安定した画像を維持することが可能となった。
【００３８】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００３９】
本実施の形態においても、図１におけるフルカラー画像形成装置（複写機能、プリンタ機能、ＦＡＸ機能を併せ持つ複合機）を参照することとする。
【００４０】
本実施の形態は、画像形成装置の出力スピードの増加により画像形成装置のプロセススピードが増速した場合に対応するため、“現像剤搬送速度を増大した系”に関するものである。
【００４１】
実施の形態１と同様の前記現像剤搬送能力を維持するためにはプロセススピードをアップした分、前記現像剤搬送部材の回転数をアップさせなければならない。本実施の形態においては、プロセススピードをアップした結果、前記現像剤搬送部材の回転数を６００ｒｐｍとするため、実施の形態１よりも倍の速度にしなければならない。
【００４２】
しかし、前記現像剤搬送部材の回転数をアップすると、特に前記現像剤搬送部材の端部での昇温により、現像剤が固着しスクリューロックが起き易くなることは周知の通りである。又、他に現像剤の搬送速度をアップする方法としては、前記現像剤搬送部材のスクリューピッチを広げることも挙げられるが、前述のように現像剤の偏りが生じ、画像不良が発生し易くなる。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、図６で示すような複数条の前記現像剤搬送部材を用いた。図６で示した現像剤搬送部材は３条のスクリューであり、実施の形態１で述べた式を満たしている。本実施の形態においては、３条スクリューを用いているが、これに限ったものではない。以下に、請求項１を満たす前記現像剤搬送部材における複数条のスクリューを用いた時の搬送性に関する検討結果を示す。
【００４４】
【表３】
2007033781.tif 000005
表３より、複数条にすることで搬送性を確保し、剤の偏りを無くし、スクリューロックを起こさないことが分かった。
【００４５】
本実施の形態においては、前記現像剤搬送部材の外径の半径をＲ＝１０（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の内径の半径をｒ＝６（ｍｍ）、前記現像剤搬送部材の螺旋状の羽根の間隔をＰ＝８（ｍｍ）、１条のピッチは３Ｐ＝２４（ｍｍ）とした。
【００４６】
又、本実施の形態の画像形成装置で用いた現像剤及び現像装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。具体的には、スクリューピッチや条数等は本実施の形態に限定されるものではない。
【００４７】
以上のような構成により、プロセススピードが速い場合においても、現像剤の搬送性を向上しつつ、実施の形態１と同様、現像剤の偏りによる画像不良の無い安定した画像を維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】従来の画像形成装置が具備する現像装置内の現像剤搬送部材の一例を示す図である。
【図３】従来の画像形成装置が具備する現像装置内の現像剤搬送部材を用いた時の、ロータリーの回転後の、１ピッチ内の剤の状態を示す概略図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置が具備する現像装置内の現像剤搬送部材の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置が具備する現像装置内の現像剤搬送部材を用いた時の、ロータリーの回転後の、１ピッチ内の剤の状態を示す概略図である。
【図６】本発明に係る他の実施形態の画像形成装置が具備する現像装置内の現像剤搬送部材の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１          感光体（感光ドラム）
１ａ        感光層（光導電層）
１ｂ        ドラム基体
１ｃ        保護層
２          スコロトロン（一次帯電器）
２ａ        ケーシング
２ｂ        放電ワイヤ
２ｃ        グリッド
３          バリスタ
４          一次高圧電源
５          クリーナ−
５ａ        クリーニングブレード（感光体清掃部材）
５ｂ        クリーニングブレード支持部材
５ｃ        クリーナ−ケーシング
６          露光手段（露光装置）
７          現像装置
８          ロータリー
９          Y 現像器
１０        Ｍ現像器
１１        Ｃ現像器
１２        Ｋ現像器
１３        中間転写体（中間転写ベルト）
Ｔ１        一次転写部
Ｔ２        二次転写部
１７        二次転写対向ローラ
１８        二次転写ローラ
２００      非接触光センサ
Ｐ          記録材
【図１】
2007033781.tif 000006
【図２】
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【図３】
2007033781.tif 000008
【図４】
2007033781.tif 000009
【図５】
2007033781.tif 000010
【図６】
2007033781.tif 000011